Bez wody życie na ziemi byłoby niemożliwe. Ilość wody zawartej w powietrzu lub gruncie wpływa na klimat i szatę roślinną. Dla jednych zwierząt środkiem życia jest woda, a dla innych powietrze. Woda jest podstawowym składnikiem każdej komórki. Wszystkie procesy przemiany materii nie mogłyby bez niej przebiegać. Ludzkie ciało zawiera 58- 65% wody, ryby około 80%, rośliny lądowe 50- 75%, a rośliny wodne zawierają jej nawet do 98%. Dorosły człowiek powinien spożywać dziennie około 2,5 litra wody. Człowiek przyjmuje wodę w pokarmach i napojach, wydala ją natomiast w postaci moczu i potu, część zaś zużywa w postaci przemiany materii. Zbyt małe spożycie może spowodować choroby lub śmierć. Co roku z braku wody umiera około 25 milionów osób na całej ziemi. Zasoby słodkiej wody bezustannie uzupełniane przez 1% wody znajdujący się w bezustannym ruchu. Proces ten nazywamy obiegiem wody w przyrodzie. Gdy woda morska nagrzewa się od słońca para wodna dostaje się do atmosfery podczas wydechu i wraz z potem. Rośliny tracą wodę przez liście. Kiedy para wodna unosi się do atmosfery stopniowo ochładza się i kondensuje, zbierając w formie chmur. Kiedy wiatr przenosi je na tereny chłodniejszego powietrza powstają kropelki wody. Opadają one z powrotem w postaci deszczu, śniegu lub gradu na oceany, morza i rzeki, zaś tylko w 1/10 na lądy. Woda deszczowa wpływa do rzek i wraz z nimi dostaje się do morza. Ludzie wytwarzają ogromne ilości śmieci, które moga być przyczyną zanieczyszczeń wody. Nasze domy są pełne chemikaliów używanych jako środki czystości. Substancje te nie zawsze mogą być usunięte i warstwy filtracyjne są często bezradne wobec chemikaliów takich jak wybielacze. Co więcej ogromna ilóść domowych ścieków płynie prosto do morza, zanieczyszczając muł pływu. Stosunkowo nowym problemem związanym z zagrożeniami wód słodkich i podziemnych jest wzrost zawartości azotu w wodach słodkich. Jego przyczyny to używanie nawozów azotowych, odpływ ścieków oraz hodowla zwierząt,w wyniku której powstają bogate w azot odpadki. Niektóre fabryki wydalają ścieki przemysłowe prosto do rzek. Chemikalia z odpływów wchodzą w łańcuch pokarmowy i wiele ryb złowionych przez nas do jedzenia zawiera pozostałości tych zanieczyszczeń.O tym, że substancje chemiczne nie zostają w morzu rozproszone, lecz wchłonięte przez morskie zwierzęta oraz, że jest to także niebezpieczne dla człowieka świadczy choćby fakt, że w japońskim mieście Minamata w 1960 roku, na skutek spożycia ryb skażonych rtęcią, która była akumulowana prze 30 lat, zmarło 40 0sób. Więcej niż 50.000 mieszkańców cierpiało na drętwienie i brak czucia w kończynach, zaburzenia mowy i schorzenia oczu. Oceany: spokojny, atlantycki, indyjski, arktyczny. Wody słone zawarte w oceanach stanowią 96% wszystkich wód. Woda słodka: 30%- wody podziemne, 69%- lodowce, 1.2%- rzeki, jeziora i inne wody.

Woda- ciecz o wzorze chemicznym H₂O, bez koloru, zapachui smaku. Woda zaczyna zamarzać w temperaturze 0°C, a wrzeć w temperaturze 100°C. W stanie płynnym jest nieśćiśliwa; zamrożona- powiększa swoją objętość. W temperaturze 4°C wykazuje swoją maksymalną gęstość, jeden centymetr sześcienny wody waży jeden gram, co jednocześnie stanowi jednostkę masy właściwej. Woda posiada najwyższe ze znanych ciepło właściwe, jest też dobrym rozpuszczalnikiem, szczególnie w podwyrzszonej temperaturze. Większość wody na Ziemi to woda morska. Woda podtrzymuje wszystkie formy życia na Ziemi. Człowiek może przeżyć beż wody najwyżej 5-6 dni. W rejonach rzadko zaludnionych wodę otrzymuje się ze źródeł wypływających samorzutnie na powierzchynię. Woda po doprowadzeniu może podlegać obróbce chemicznej, takiej jak chlorowanie, fluorowanie czy dodawanie tlenku glinu. W przybrzeżnych obszarach pustynnych, takich jak Zatoka Perska, wodę słodką otrzymuje się metodą odsalania wody morskiej.

Hydrosfera, powłoka wodna Ziemi, obejmująca wody podziemne, wody powierzchniowe z rzekami, jeziorami, lodowcami, oceany i morza oraz parę wodną w atmosferze. Ogólna ilość wody w hydrosferze szacowana jest na 1370 mln km³.

Czym są zanieczyszczenia wód?

Zanieczyszczeniami wód nazywamy wszelkie substancje chemiczne oraz mikroorganizmy, które występują w wodach naturalnych, nie będąc ich naturalnymi składnikami lub będąc, nimi - występują w zwiększonych ilościach. Do zanieczyszczeń wód zaliczamy również wody podgrzane - zanieczyszczenie termiczne.

Do najczęściej występujących substancji zanieczyszczających wody należą: pestycydy, detergenty, barwniki, fenole, węglowodory ropopochodne (alifatyczne i aromatyczne), substancje powierzchniowo czynne, aminy aromatyczne, chloropochodne bifenylu, sole (azotany, chlorki, fosforany, siarczany), jony metali ciężkich (ołowiu (Pb), miedzi (Cu), rtęci (Hg), kadmu (Cd), arsenu (As) i innych), radioizotopy. Wśród organizmów żywych największą rolę w zanieczyszczaniu wód odgrywają bakterie Escherichia coli.

Zanieczyszczenia mogą występować w postaci rozpuszczonej (gazy, ciecze, ciała stałe), układów koloidalnych lub zawiesin.

Źródła zanieczyszczeń wód

Zanieczyszczenia wód możemy podzielić ze względu na pochodzenie na naturalne (autochtoniczne) oraz antropogeniczne (allochtoniczne).
Jeszcze mniej więcej do średniowiecza dominowały zanieczyszczenia wód pochodzenia naturalnego. Związane są głównie z rozwojem i obumieraniem wodnych organizmów roślinnych i zwierzęcych. Powodowane są także wypłukiwaniem pewnych substancji ze skał i gleb.
Wraz z rozwojem miast, a następnie ośrodków przemysłowych do wód zaczęto odprowadzać coraz więcej szkodliwych substancji. Obecnie głównymi źródłami zanieczyszczeń wód są ścieki komunalne (zawierające m.in. detergenty, mikroorganizmy chorobotwórcze) i przemysłowe (zawierające m.in. sole metali ciężkich, związki siarki i azotu). W wyniku działalności rolniczej do wód powierzchniowych dostają się użyte w nadmiarze nawozy sztuczne i organiczne oraz niewłaściwie stosowane środki ochrony roślin. Przemysł wydobywczy odprowadza do wód gruntowych duże ilości bardzo silnie zasolonych wód kopalnianych.
Poważny problem stanowi również rolnictwo, a dokładnie sposób stosowania nawozów organicznych. W licznych gospodarstwach rolnych nawóz jest wywożony po zbiorze zbóż pod rośliny okopowe, a następnie przyorany. Gleba pozostaje więc do wiosny bez okrywy ścierniskowej, a rozpuszczalne związki azotowe i fosforowe przedostają się w głąb gleby, stanowiąc źródło zanieczyszczeń wód podziemnych.
Znaczne ilości zanieczyszczeń wód pochodzą również z transportu wodnego i lądowego. Wody będące szlakami komunikacyjnymi oraz wody występujące w pobliżu dróg i autostrad zawierają zwiększone ilości  związków ołowiu, tlenków azotu, węglowodorów.
Do wód szkodliwe substancje przedostają się również na skutek depozycji zanieczyszczeń pochodzących z powietrza.
W zanieczyszczaniu wód znaczny udział ma również eutrofizacja. Można powiedzieć, że jest ona zarówno przyczyną, jak i skutkiem zanieczyszczenia wód.

Zanieczyszczenia występujące w wodzie

Unikalne zdolności wody do rozpuszczania, do pewnego stopnia, prawie każdego związku chemicznego oraz do podtrzymywania praktycznie każdej formy życia, oznaczają jednocześnie, że źródła zasilania wodą zawierają ogromną gamę zanieczyszczeń. Główne kategorie zanieczyszczeń znajdowanych w wodzie surowej są następujące:

• Zawiesiny cząstek stałych, w tym koloidy

• Rozpuszczone sole nieorganiczne

• Przewodnictwo

• Zanieczyszczanie śladowe

• pH

• Rozpuszczone związki organiczne

• Mikroorganizmy

• Pyrogeny

• Rozpuszczone gazy

• Zmienność jakości wody

Zawiesiny stałe

Zawiesiny w wodzie składają się z zanieczyszczeń mulistych, brudu z rurociągów oraz koloidów. Cząsteczki koloidalne, które mogą być pochodzenia organicznego lub nieorganicznego - nie są ani zawiesiną, ani roztworem - powodują wzrost mętności wody. Stopień zanieczyszczenia koloidalnego może być określony za pomocą badania indeksu blokowania (FI - fouling index), w którym mierzona jest szybkość blokowania się standardowego filtra, lub za pomocą turbidymetrii. W metodzie turbidymetrycznej - która określa całkowitą zawartość stałych zawiesin w wodzie - promień światła jest przepuszczany przez wodę i mierzona jest część światła rozproszona na cząsteczkach zawiesin.
Cząsteczki zawiesin mogą zablokować membrany odwróconej osmozy oraz kolumny analityczne o małych średnicach, jak również wpływać na pracę zaworów oraz czujników. Z tego względu 10-cio lub 20-to mikronowy filtr wstępny jest często używany jako pierwszy składnik systemy oczyszczania wody w celu odfiltrowania większych cząstek. Mniejsze cząstki mogą być następnie usunięte przez odwróconą osmozę, filtrację sub-mikronową lub ultrafiltrację.

Rozpuszczone związki nieorganiczne

Substancje nieorganiczne w roztworze zawierają sole powodujące twardość, pochodzące z warstw skalnych: wodorowęglany wapnia i magnezu dają wzrost "twardości przemijającej", podczas gdy siarczany i chlorki powodują "twardość nieprzemijającą".
Pośród innych zanieczyszczeń nieorganicznych obecnych w wodzie znajdują się: dwutlenek węgla, który rozpuszcza się wodzie dając słaby kwas węglowy, sole sodowe, krzemiany wyługowane z piaszczystych koryt rzek, związki żelazowe i żelazawe pochodzące z minerałów i zardzewiałych rur stalowych, chlorki z wtrąceń solnych, aluminium z dozowania chemikaliów i z minerałów, fosforany z detergentów, oraz azotany z nawozów.
Całkowita zawartość stałych związków rozpuszczonych (TDS - total dissolved solids) jest pozostałością w mg/l (lub ppm) otrzymaną przez tradycyjną metodę odparowania próbki wody do suchości i ogrzewania w 180°C. Pozostałość ta zawiera koloidy, nielotne związki organiczne oraz sole stabilne w tej temperaturze.
Ponieważ największą częścią w suchej pozostałości są sole nieorganiczne, TDS jest używany jako wskaźnik całkowitej zawartości związków nieorganicznych obecnych w wodzie zasilającej. Może on być mierzony bezpośrednio lub szacowany w sposób przybliżony przez pomnożenie przewodnictwa wody w µS/cm w 25°C przez współczynnik 0,7.

Charakterystyka niektórych substancji zawartych w wodzie .

• żelazo - w małych stężeniach pierwiastek niezbędny do życia . Duże stężenia zmieniają smak wody . Dopuszczalne stężenie w wodzie do picia wynosi 0,5 mg/l .

• mangan - pierwiastek niezbędny do życia zwierzętom . Braki manganu mogą powodować chorobę zwaną chlorosis . Duże stężenia są toksyczne . Dopuszczalne stężenie w wodzie dopicia wynosi 0,1 mg/l .

• sód - w małych stężeniach jest niezbędny do życia . W dużych dawkach jest szkodliwy ; na przykład dawka 1 g NaCl na 1kg ciała może być śmiertelna dla małych dzieci . Duże stężenia też są szkodliwe, szczególnie dla osób z chorobami serca i nerek . Dopuszczalne stężenie w wodzie do picia wynosi 200 mg/l .

• Wapń - jest podstawowym pierwiastkiem stanowiącym o twardości wody i z tego powodu duże jego stężenia są niepożądane w wodzie użytkowanej przemysłowo i w gospodarstwie domowym . Wapń w wodzie do picia nie ma większego znaczenia higienicznego. Istnieją jednak opinie, że duża zawartość wapnia może powodować reumatyzm, a małe stężenia choroby serca, krzywicę, osłabienie zębów . Ilość wapnia spożywanego wraz z wodą do picia jest małą częścią diety człowieka .

• Magnez - wraz z wapniem powoduje twardość wody . Magnez w małych stężeniach jest nieszkodliwy dla organizmów żywych . Niedobór magnezu w organizmie może powodować wzrost zachorowań na choroby nowotworowe . Przy większych stężeniach (powyżej 250 mg/l) nadaje on wodzie gorzki smak . Woda zawierająca magnez o stężeniu powyżej 100 mg/l może działać przeczyszczająco . Siarczan magnezowy (sól gorzka) jest stosowany w medycynie .

• Arsen - powszechnie występuje w środowisku, znajduje się w roślinach i zwierzętach . Tworzy związki organiczne i nieorganiczne o różnym stopniu toksyczności . Związki arsenu są uznawane za toksyczne, jednak w określonych dawkach są stosowane w medycynie . Toksyczność arsenu zależy od jego wartościowości i od postaci, w której występuje . Związki As³⁺ są bardziej toksyczne niż związki As⁵⁺ . Najbardziej toksyczny jest arsenowodór AsH₃ . Dopuszczalna zawartość arsenu w wodzie pitnej wynosi 0,05 mg/l .

• Ołów - działa toksycznie na organizm człowieka . Zastępuje on wapń, co może prowadzić do dużych stężeń ołowiu w układzie kostnym . Dopuszczalne stężenie ołowiu w wodzie do picia wynosi 0,05 mg/l .

• Rtęć - wykazuje dużą toksyczność w stosunku do organizmów wodnych . Związki rtęci są silnie trujące dla roślin . W rybach rtęć występuje głównie w postaci połączeń metylowych . Okres półtrwania metylortęci w rybach wynosi 600 1200 dni . Ze względu na zagrożenie człowieka ustalono dopuszczalne stężenia rtęci w mięsie ryb 0,5 mg/kg . Związki rtęci należą do bardzo silnych trucizn dla człowieka . Dopuszczalne stężenie rtęci w wodzie do picia wynosi 0,001 mg/l .

Azotany - w dużych stężeniach są niebezpieczne dla zdrowia, głównie dla niemowląt, powoduje u nich sinicę - methemoglobinemię

Przewodnictwo

Sole nieorganiczne w wodzie składają się z dodatnio naładowanych kationów oraz ujemnie naładowanych anionów - które będą przewodzić prąd elektryczny po przyłożeniu napięcia pomiędzy dwoma elektrodami zanurzonymi w wodzie. Im więcej jest obecnych jonów, tym większy prąd - większe przewodnictwo (i niższa rezystywność).

Konfiguracja standardowej celi pomiarowej przewodnictwa wody

Przewodnictwo jest wyrażane w mikrosiemensach na centymetr (µS/cm) i jest stosowane do mierzenia jakości wody surowej i wody jakości podstawowej. Rezystywność jest odwrotnością przewodnictwa i jest wyrażana w megaomach·cm (M·cm). Jest wygodniejsza do pomiaru jakości wody wysoko-oczyszczonej.

Rezystywność (M·cm)	0,1	1,0	10,0	18,2
Przewodnictwo (µS/cm)	10,0	1,0	0,1	0,055

Wartości przewodnictwa mniejsze niż 2 µS/cm muszą być mierzone "on-line" ponieważ wysoko-czysta woda szybko absorbuje zanieczyszczenia z otoczenia, szczególnie dwutlenek węgla, co wiąże się ze wzrostem przewodnictwa.
Przewodnictwo i rezystywność są zależne od temperatury. W 25°C całkowicie czysta woda ma rezystywność 18,2 M·cm (przewodnictwo 0,055 µS/cm), z powodu obecności jonów wodorowych i wodorotlenowych.
Wzrost temperatury wody wywołuje wyższe przewodnictwo i niższą rezystywność. Nie powinno być to jednak traktowane jako pogarszanie się jakości wody uzdatnionej. Jeśli temperatura wzrośnie o 1°C, przewodnictwo wody wodociągowej wzrośnie o około 2%, ale dla wody ultra-czystej wzrost ten wyniesie około 6%. Normalnie w praktyce stosuje się korektę wszystkich wartości przewodnictwa i rezystywności do 25°C. Jest to wykonywane automatycznie przez współczesne mierniki przewodnictwa - jako istotne dla dokładności pomiaru.

Zanieczyszczenia śladowe

Choć rezystywność służy jako doskonały wskaźnik jakości jonowej wody o wysokiej czystości, nie jest ona wystarczająca w pewnych krytycznych zastosowaniach. W przypadkach, gdy poziom poszczególnych zanieczyszczeń musi być mierzony w częściach na miliard lub niżej, stosuje się takie techniki analityczne jak chromatografia jonowa, spektrofotometria absorpcji atomowej w piecu grafitowym i plazmową spektrometrię masową ze sprzężeniem indukcyjnym.

pH

Pomiar pH wody ultra-czystej jest trudny. Nie tylko dlatego, że woda wysoko-czysta szybko "łapie" zanieczyszczenia, które wpływają na jej pH, ale także posiada niską konduktancję, która powoduje niestabilność pomiaru w większości pH-metrów, chyba że są one specjalnie zaprojektowane do pracy w wodzie ultra-czystej.
Na szczęście, ponieważ stężenie jonów wodorowych w wodzie wpływa na pH i na rezystywność, pH musi leżeć w określonych granicach dla danego odczytu przewodnictwa. Na przykład, gdy rezystywność wynosi 10 M·cm, wartość pH musi leżeć pomiędzy 6,6 i 7,6.
pH ultra-czystej wody może spaść do 4,5 jako że absorbuje ona dwutlenek węgla z atmosfery, ale nie oznacza to, że woda jest silnie zanieczyszczona; już kilka ppm CO₂ spowoduje spadek pH.

Rozpuszczone związki organiczne

Organiczne zanieczyszczenia wody pochodzą z rozkładu materii roślinnej - zasadniczo są to kwasy huminowe i fulwowe - oraz z działalności rolnictwa, papiernictwa oraz ze ścieków komunalnych i przemysłowych. Zawierają one detergenty, tłuszcze, oleje, rozpuszczalniki oraz pozostałości pestycydów i herbicydów.
Dodatkowo, zawarte w wodzie związki organiczne mogą być wyługowane z rurociągów i zbiorników oraz pochodzić ze środków czyszczących.
System oczyszczania wody może być także źródłem zanieczyszczeń i wobec tego musi być zaprojektowany nie tylko tak, żeby usuwać zanieczyszczenia z wody zasilającej, ale żeby uniknąć dodatkowego ponownego zanieczyszczenia pochodzącego z samego systemu.
Związki organiczne zawarte w wodzie surowej często dają żółto-brązowe zabarwienie i mogą zablokować żywice jonowymienne, jak również zanieczyścić wodę wyprodukowaną. Stopień zanieczyszczenia organicznego może być mierzony za pomocą testu absorpcji tlenu (OA - oxygen absorbed) wykorzystującego roztwór nadmanganianu potasu, lub testu chemicznego zapotrzebowania tlenu (COD).
Obecnie coraz szerzej są stosowane analizatory całkowitego węgla organicznego (TOC - total organic carbon), z powodu ich czułości w wykrywaniu niskich poziomów związków organicznych w próbkach wody. (Mówiąc ściśle, instrumenty te mierzą całkowity utlenialny węgiel organiczny (TOOC) obecny w próbkach).
Woda o bardzo niskiej zawartości TOC (poniżej 10 ppb) jest szczególnie ważna dla użytkowników takich technik jak HPLC, analiza fluoroscencyjna oraz kultury tkankowe. Równie ważna, w przypadku gdy używane są systemy detekcji ultrafioletowej, jest konieczność, żeby woda miała bardzo niski poziom absorpcji światła UV (idealnie mniej niż 0,0001 jednostek absorpcji przy 254 nm).

Mikroorganizmy

Wody powierzchniowe zawierają szeroką różnorodność mikro-organizmów, w tym ameby, bakterie, pierwotniaki, wrotki, okrzemki i algi. Ponieważ jednak większość wody w laboratorium pochodzi z miejskiej stacji uzdatniania wody, i jest silnie uzdatniona w celu usunięcia mikroorganizmów, podstawowym mikroorganizmami istotnymi dla systemu oczyszczania wody są bakterie. Typowy poziom bakterii w pitnej wodzie zasilającej laboratorium wynosi jedną kolonię na mililitr lub mniej. Rozwój bakterii jest utrzymywany na tak niskim poziomie przy użyciu "resztkowej" zawartości chloru lub innego środka dezynfekującego. Gdy te środki dezynfekujące zostają usunięte podczas procesu oczyszczania wody - bakterie mają szansę rozwoju.

Zadania systemu wody ultra-czystej (w zakresie mikrobiologii) są następujące:

1. Usunąć bakterie obecne w wodzie zasilającej.

2. Uniemożliwić bakteriom przeniknięcie do systemu i ponowne jego zakażenie.

3. Zahamować rozwój bakterii w systemie.

4. Zapewnić, że w wodzie wyprodukowanej nie ma bakterii.

Bakterie są jednokomórkowymi organizmami, których liczba rośnie w sposób wykładniczy, dobrze rozwijając się w stojącej wodzie, i mogą być obecne na różnych powierzchniach i w powietrzu. Potrafią przetrwać i rozwijać się w różnorodnych środowiskach, w tym w rozpuszczonych związkach organicznych i nieorganicznych. Bakterie przetwarzające żelazo, siarkę oraz azot, są dobrymi przykładami organizmów wykorzystujących dostępne media. Bakterie łatwo rozwijają się w systemach wody ultra-czystej.
Bakterie przenikną do niezabezpieczonego systemu oczyszczania wody z wody zasilającej, przez wszelkie "dziury" w systemie, lub przez punkty poboru wody oczyszczonej. Już w systemie, niektóre bakterie potrafią wydzielić lepką polimeryczną substancję, która przykleja je do powierzchni zbiorników magazynowych, wkładów dejonizacyjnych, rurociągów i w "ukrytych" miejscach takich jak w zaworach kulowych.
Bakterie mogą być zwykle wykryte i policzone przez przefiltrowanie próbki wody przez filtr 0,45 mikrona, i hodowlę filtra z bakteriami na odpowiedniej pożywce przez kilka dni. Liczba bakterii jest określana w jednostkach zdolnych do tworzenia kolonii na mililitr (CFU/ml). Bakterie mogą być zniszczone przez środki dezynfekujące takie jak nadtlenek wodoru, podchloryn i wodorosiarczyn. Gdy jednak bakterie zostaną zniszczone, ich polimeryczne wydzieliny oraz lipopolisacharydowe fragmenty komórek pozostają i mogą wywołać problemy, jeśli nie zostaną również usunięte.

Pyrogeny, nazwa nadana fragmentom błony komórkowej bakterii, oznacza "wywołujące gorączkę". Gdy woda zawierająca pyrogeny zostanie wstrzyknięta ssakom, wystąpi wzrost temperatury ich ciała. Dlatego woda typu farmaceutycznego musi być apyrogenna. Stwierdzono także, że pyrogeny mają niekorzystny wpływ na eksperymenty z kulturami tkankowymi.
Pyrogeny są wykrywane albo przez wstrzykiwanie próbki wody specjalnie hodowanym królikom i monitorowanie ich na wzrost temperatury, albo przez test LAL (Limulus Amoebocyte Lysate), czuły test na wykrywanie bardzo niskich poziomów endotoksyn.

Rozpuszczone gazy

Tlen i dwutlenek węgla są dwoma gazami najczęściej znajdowanymi w wodach naturalnych. Dwutlenek węgla zachowuje się jak słaby anion i jest usuwany przez silnie zasadowe żywice jonowymienne.
Rozpuszczony tlen może być także usunięty przez żywice jonowymienne w formie siarczanowej, a poziom rozpuszczonego tlenu w wodzie zasilającej może być monitorowany przy pomocy elektrod selektywnych na tlen.

Zmienność jakości wody surowej

Odmiennie od innych surowców, źródła wody surowej mają zmienną jakość zależnie od regionu geograficznego i zależnie od pory roku. Woda uzyskiwana z naturalnych źródeł powierzchniowych, na przykład, zwykle ma niskie TDS i jest względnie miękka, ale ma wysokie stężenie zanieczyszczeń organicznych, w dużej części koloidalnych. Przeciwnie, woda ze źródeł podziemnych ma generalnie wysokie TDS i poziom twardości, ale niską zawartość związków organicznych.
Sezonowe wahania jakości wody są najbardziej widoczne w wodach powierzchniowych. Podczas miesięcy jesiennych i zimowych, opadłe liście i gnijąca roślinność uwalniają duże ilości materii organicznej do strumieni, jezior i innych zbiorników. W rezultacie, stopień zanieczyszczenia organicznego w wodach powierzchniowych - jak wskazują wartości OA - osiąga szczyt w styczniu i lutym, i spada do minimum w lipcu i sierpniu.
Jakość i charakterystyka zasilania wodą surową ma ważny wpływ na wymaganą technologię oczyszczania wody.

Skutki zanieczyszczania wód

Substancje zanieczyszczające wody powierzchniowe powodują zmianę jej barwy i smaku oraz zmętnienie. Wpływa to ujemnie na jakość wody i przydatność do spożycia. Zawarte w wodzie mikroorganizmy chorobotwórcze mogą powodować ciężkie zatrucia pokarmowe.
Prawie wszystkie zanieczyszczenia wód wytworzone przez człowieka są toksyczne dla większości organizmów wodnych. W miarę wzrostu stężeń substancji zanieczyszczających wody, zmniejszy się ilość ryb w zbiornikach wodnych.

Z zanieczyszczeniem wód powierzchniowych związane jest zjawisko eutrofizacji. Jest to proces wzbogacania wód w zbiornikach wodnych pierwiastkami biogennymi (azot (N), fosfor (P) i inne) najczęściej w wyniku odprowadzania do nich nie oczyszczonych ścieków. Skutkiem zwiększenia ilości składników pokarmowych w środowisku jest przyspieszone rozmnażanie mikroorganizmów (głównie glonów, sinic, bakterii). Widocznym efektem jest tzw. zakwit wody. Wzrost liczebności drobnoustrojów powoduje zwiększenie biologicznego zapotrzebowania na tlen. Rozpuszczony w wodzie tlen zużywany jest również do rozkładu martwych szczątków organizmów. Wody zmieniają swoją barwę i zapach. Stają się bardziej mętne. W górnych warstwach wody charakterystyczne są wahania stężenia tlenu oraz odczynu. Zaczynają powstawać obszary wody, w której zapasy tlenu zostały wyczerpane. Są one określane, jako pustynie tlenowe. W zbiorniku wszystkie organizmy tlenowe wymierają, natomiast dominują mikroorganizmy beztlenowe. Na dnie zbiornika zaczynają gromadzić się muły, co prowadzi do zmniejszania się jego głębokości. Na skutek eutrofizacji jezioro może ulec przekształceniu w bagno lub torfowisko.

Oczyszczanie wód

Wody powierzchniowe są obecnie zanieczyszczane najczęściej na skutek odprowadzania do rzek ścieków komunalnych i przemysłowych. Zatem najefektywniejszą formą ochrony wód jest oczyszczanie ścieków. Wymaga to jednak budowy kosztownych oczyszczalni ścieków. W oczyszczalniach ścieków neutralizacja szkodliwych substancji zachodzi najczęściej w trzech etapach. W etapie pierwszym - mechanicznym, dzięki kratom, sitom, urządzeniom rozdrabniającym usuwane są części stałe. Zawiesiny usuwane są w osadnikach i piaskownikach. Etap drugi oczyszczania ścieków polega na usunięciu substancji organicznych przez zespół mikroorganizmów (bakterie, grzyby jednokomórkowe, pierwotniaki) tworzących tzw. osad czynny. Po rozkładzie wszystkich zanieczyszczeń organicznych na dwutlenek węgla i wodę bakterie i grzyby są usuwane ze ścieków przez pierwotniaki. W trzecim etapie następuje usuwanie fosforanów i azotanów ze ścieków. Używa się do tego celu bakterii denitryfikacyjnych lub glonów, które zamieniają azotany (NO₃) na azot atmosferyczny (N₂). Fosforany mogą być usuwane ze ścieków metodami chemicznym, poprzez działanie solami metali, w wyniku czego wytrącają się trudno rozpuszczalne w wodzie sole fosforanowe. W niektórych oczyszczalniach przeprowadzany jest również czwarty etap oczyszczania ścieków, po którym ścieki mogą być używane, jako wody przemysłowe. W procesie tym do oczyszczania ścieków  wykorzystywane są liczne procesy fizykochemiczne:
- koagulacja - łączenie cząstek koloidowych większe zespoły, w wyniku czego powstaje osad zwany koagulatem
- flokulacja (kłaczkowanie) - przekształcanie trudno opadających drobin zawiesin w większe
- filtracja - oddzielanie cieczy od zawieszonych w niej cząstek stałych
- adsorpcja - proces zachodzący na granicy dwu faz, w wyniku którego stężenie substancji jest większe lub mniejsze od stężenia substancji w głębi fazy.

Nieco inaczej oczyszczane są ścieki przemysłowe, które zawierają głównie zanieczyszczenia nieorganiczne. Stosowane są tu m.in. takie metody fizykochemiczne, jak sedymentacja, filtracja, koagulacja, strącanie chemiczne.

METODY UZDATNIANIA WODY
Na podstawie wyglądu i smaku wody nie można stwierdzić, czy woda nadaje się do spożycia. Mikroorganizmy chorobotwórcze są niewidoczne gołym okiem i najczęściej nie wpływają na smak wody. Dlatego też woda przeznaczona do picia musi być dezynfekowana.
Jedną z metod, która gwarantuje usunięcie bakterii chorobotwórczych, jest chlorowanie. Dezynfekowanie wody ozonem i promieniami ultrafioletowymi jest kosztowniejsze, ale coraz częściej stosowane. Kolejnym etapem usuwania niekorzystnych cech wody jest jej filtrowanie przez filtry zawierające substancje o dużej chłonności, na przykład węgiel aktywowany.
Oczyszczona woda jest transportowana zamkniętymi kanałami do osiedli. Zużyta woda, nawet po oczyszczeniu to ścieki, które odprowadza się rzeki, jeziora lub morza.

Zapobieganie zanieczyszczaniu wód

Z pewnością nie jesteśmy i nigdy nie będziemy w stanie całkowicie zapobiec zanieczyszczaniu wód. Powinniśmy jednak podejmować działania mające na celu ograniczenie dalszego zanieczyszczania wód.
Jak już wcześniej wspomniałem, najbardziej skuteczną formą ograniczania dalszego zanieczyszczenia wód powierzchniowych jest oczyszczanie ścieków komunalnych i przemysłowych. Obecnie w Polsce liczba oczyszczalni ścieków jest wciąż zbyt mała w stosunku do zapotrzebowania. Nie wszystkie polskie oczyszczalnie przeprowadzają proces oczyszczania ścieków w trzech etapach, po których ścieki mogą być odprowadzone do zbiorników wodnych. Aby utrzymać polskie rzeki w czystości, należy więc budować nowe oczyszczalnie i modernizować stare. Wymaga to niestety olbrzymich nakładów finansowych, na które Polska nie może sobie pozwolić. Myślę, że w tej sytuacji można liczyć na pomoc innych państw.

Zapobieganie zjawisku eutrofizacji powinno polegać na odcinaniu dopływu wód zawierających wysokie stężenia pierwiastków biogennych do naturalnych zbiorników wodnych. Należy więc całkowicie uniemożliwić odpływ nie oczyszczonych ścieków do rzek, jezior, mórz, itd. W przypadku wód spływających z pól uprawnych, efekt ten można uzyskać w wyniku stosowania specjalnych zabiegów agrotechnicznych.
Aby zapobiec dalszemu zanieczyszczaniu wód powierzchniowych, należy również systematycznie kontrolować ich stan. Oceny stanu wód można dokonać na podstawie licznych badań fizykochemicznych i biologicznych.
Do tej pory pisałem o wodach powierzchniowych. Nie należy jednak zapominać o wodach podziemnych. Są one obecnie zanieczyszczone w bardzo niewielkim stopniu. Dlatego też wymagają szczególnej ochrony. Aby zapobiec zanieczyszczaniu tych wód, należy przede wszystkim nie dopuścić do odprowadzania do nich żadnych ścieków, nawet oczyszczonych. Obecne prawo wodne wydało już taki zakaz. W celu utrzymania czystości wód podziemnych należy również właściwie lokalizować i eksploatować wysypiska niebezpiecznych odpadów.

CHARAKTERYSTYKA WÓD POLSKI

Podział wód ze względu na klasy czystości
Wody powierzchniowe w zależności od swych naturalnych właściwości, a przede wszystkim od wtórnych zanieczyszczeń dzieli się na trzy klasy wód:

I klasa

• Zaopatrywanie ludności w wodę do picia,

• Hodowla ryb łososiowatych,

• Zaopatrzenie zakładów przemysłowych wymagających wody o jakości wody pitnej (np. przemysłu spożywczego);

II klasa

• Hodowla ryb, z wyjątkiem łososiowatych,

• Zaspokajanie potrzeb w zakresie hodowli zwierząt gospodarskich,

• Urządzanie zorganizowanych kąpielisk,

• Rekreacja i sporty wodne;

III klasa

• Nawadnianie terenów rolniczych, ogrodniczych i upraw pod szkłem,

• Zaopatrzenie zakładów przemysłowych, z wyjątkiem wymagających wody o jakości wody pitnej.

Stan czystości wód polskich
Znając podział wód na poszczególne klasy czystości możemy zastanowić się nad faktycznym stanem polskich wód. Ocenę stanu zanieczyszczenia wód wyraża się zaliczeniem odcinków rzek do poszczególnych klas czystości. O przynależności wód do danej klasy czystości decyduje wskaźnik o najdłuższym zasięgu przekroczenia wartości normatywnej. Klasyfikację czystości wód według kryterium fizykochemicznego oparto na badaniach 23 cech fizyczno-chemicznych wody. Klasyfikację czystości wód według kryterium biologicznego opracowano na podstawie wyników badań miana Coli typu kałowego.

Podstawę oceny stanu zanieczyszczenia rzek stanowią:

• wyniki badań jakości wód wykonanych przez wojewódzkie inspektoraty ochrony środowiska,

• pomiary wielkości przepływów rzek towarzyszące badaniom jakości wód, wykonane przez instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej,

• metoda interpretacji wyników badań polegająca na założeniu, że w każdym przekroju pomiarowym istnieje odpowiednia zależność między stężeniem zanieczyszczeń i przepływem wody,

• dopuszczalne wielkości wskaźników śródlądowych wód powierzchniowych w poszczególnych klasach czystości, które zawarte zostały w rozporządzeniu Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 5 Xi 1991 r. (Dz. U. Nr 116. poz. 503).

Stan wód rzek w Polsce jest tragiczny. Świadczą o tym dane dotyczące czystości wód, wyrażone wartościami procentowymi w stosunku do całkowitej długości rzek.
__ zaledwie 2% stanowią wody w I klasie czystości __ zdatne do picia przez ludzi, przydatne dla przemysłu farmaceutycznego i spożywczego oraz nadające się do hodowli ryb łososiowatych;
__ 12,2% to wody w II klasie __przydatne do hodowli ryb i zwierząt gospodarskich oraz nadające się na kąpieliska, do rekreacji i uprawiania sportów wodnych;
__ 24,0% to wody w III klasie __ nadające się do celów produkcyjnych i nawodnień;
__ 61,8%to wody pozaklasowe __ całkowicie nieprzydatne, nawet do celów produkcyjnych.
Wisła na całej swej długości prowadzi wodę bardzo zanieczyszczona, przy czym w 44, 2% biegu woda mieści się w III klasie czystości, a aż w 55,8% jest pozaklasowa.
Odra na 7,6% swej długości prowadzi wody II klasy, na29,0% długości __ III klasy, a na 63,4% długości __wody pozaklasowe
Warta wykazuje pozaklasowe wody na około 51,0% swego biegu, a w pozostałych 49,0% prowadzi wódę III klasy.
Stan wód dużych jezior w Polsce przedstawia się również dramatycznie. Na 130 zbadanych jezior tylko jedno mieściło się w I klasie czystości wód, 60 __ w II i III klasie, a wody pozaklasowe stwierdzono w 70 zbiornikach ( ok. 53,0%). Ogólnie ponad 2/3 zbadanych jezior było silnie zanieczyszczonych ściekami.
90% światowych zasobów wody pitnej stanowią dziś wody podziemne__ występujące w porach i próżniach skalnych. Wynika to z faktu, że większość tych wód to wody czyste, nie zanieczyszczone i nie zmineralizowane, a jeśli już, to jedynie wskutek naturalnych procesów.
Na obszarze Polski część wód podziemnych zostało już poważnie zanieczyszczonych bądź skażono bakteriologicznie. W ostatnich dziesięcioleciach szybko postępuje zanieczyszczenia tych wód wskutek przenikania do gruntu obciążonych chemicznie opadów atmosferycznych, substancji ropopochodnych, nawozów gnojowicy, a także ścieków z licznych wadliwie wykonanych szamb.

PROBLEM W WOJEWÓDZTWIE ŚLĄSKIM :

Najbardziej uprzemysłowione, brudne i zaludnione województwo śląskie % potrzebuje wody najwięcej. Ma jej najmniej. Statystyczny mieszkaniec woj. śląskiego zużywa z konieczności 3-krotnie mniej wody niż przeciętny Polak i aż 9-krotnie mniej niż pozostali mieszkańcy Europy. Powinno być odwrotnie. Myć się i prać w tym województwie, gdzie na co dzień w powietrzu unoszą się tony pyłów i gazów, trzeba częściej niż gdzie indziej. Dla ochrony zdrowia żyjących tu ludzi - winno się w bezdeszczowe dni zmywać ulice, by zapobiegać wtórnemu pyleniu.
Woj. śląskie położone jest w górnych dorzeczach Wisły i Odry - zasoby wód powierzchniowych są zatem niewielkie. Na dodatek przepływają one przez centralną część tego województwa, stając się głównym odbiornikiem ścieków, spośród których tylko połowa przepływa przez oczyszczalnie, a zaledwie kilka ich procent jest oczyszczanych w wystarczającym stopniu. Śląski deficyt wody w godzinach szczytowego poboru sięga 200-300 tys. m3 na dobę.

12

---